JP2010157557A - Method of manufacturing non-volatile semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不揮発性半導体記憶装置の製法方法、特に、MONOS型メモリと周辺回路とが共存する不揮発性半導体記憶装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device in which a MONOS type memory and a peripheral circuit coexist.
従来から、半導体基板の表層に形成された不純物拡散層をビット線(埋め込みビット線)とし、ビット線と直交するワード線が、電荷をトラップしてデータを記憶するゲート絶縁膜を介して半導体基板上に形成された不揮発性半導体記憶装置(MONOS型メモリ)が知られている。 Conventionally, an impurity diffusion layer formed on a surface layer of a semiconductor substrate is a bit line (buried bit line), and a word line orthogonal to the bit line traps charges and stores data through a gate insulating film that stores data. A nonvolatile semiconductor memory device (MONOS type memory) formed thereon is known.
不揮発性半導体記憶装置は、ドライブ回路及びロジック回路等のMOSトランジスタを、メモリ領域の周辺部に搭載することが一般的に行われている。このため、メモリ領域と周辺部のトランジスタ領域とにゲート絶縁膜を形成する必要がある。メモリ領域のMOSトランジスタは信頼性を確保するためゲート絶縁膜を比較的厚くすることが好ましい。一方、周辺部のMOSトランジスタは高速動作を可能にするためゲート絶縁膜を比較的薄くすることが好ましい。異なる膜厚のゲート絶縁膜を同一基板上に形成する方法として、化学気相堆積法(CVD法)により積層ゲート絶縁膜を形成する方法や、フォトレジストマスクとウェットエッチとにより所望の膜厚を有するゲート絶縁膜を形成する方法が知られている。 In a nonvolatile semiconductor memory device, it is a common practice to mount MOS transistors such as a drive circuit and a logic circuit on the periphery of a memory area. Therefore, it is necessary to form a gate insulating film in the memory region and the peripheral transistor region. The MOS transistor in the memory region preferably has a relatively thick gate insulating film to ensure reliability. On the other hand, in the peripheral MOS transistor, it is preferable to make the gate insulating film relatively thin in order to enable high speed operation. As a method of forming gate insulating films having different thicknesses on the same substrate, a method of forming a laminated gate insulating film by a chemical vapor deposition method (CVD method), or a desired film thickness by a photoresist mask and wet etching. A method for forming a gate insulating film is known.
しかし、各種膜厚のゲート絶縁膜を形成するために、フォトレジストマスクとウェットエッチを繰り返すと、有機汚染及び洗浄ダメージによりゲート絶縁膜の信頼性が低下する。また、素子分離領域の膜減りによる実効ゲート幅の増加が発生したり、リーク特性への影響が発生したりする。このため、例えば窒化膜上とシリコン基板上とにおける酸化レートの差を利用して、異なる膜厚を有する酸化膜を同時に形成する方法等が検討されている(例えば、特許文献1を参照。)。
しかしながら、従来の膜厚が異なるゲート絶縁膜の成膜方法においては、ISSG(in-situ steam generation)酸化を用いている。ISSG酸化においては、成膜の際に未反応の水素ガスがチャンバ内に存在する。このため、成膜時に未反応の水素ガスがメモリ領域において基板とゲート絶縁膜との界面に侵入し、基板とゲート絶縁膜との界面準位を増加させ、書き換え特性の劣化を招くおそれがある。この現象は、微細化に伴って特に顕著になり、大きな問題となることを本願発明者は見出した。 However, ISSG (in-situ steam generation) oxidation is used in the conventional method for forming a gate insulating film having a different thickness. In ISSG oxidation, unreacted hydrogen gas is present in the chamber during film formation. For this reason, unreacted hydrogen gas at the time of film formation may enter the interface between the substrate and the gate insulating film in the memory region, increasing the interface state between the substrate and the gate insulating film, and possibly degrading the rewriting characteristics. . The inventor of the present application has found that this phenomenon becomes particularly prominent with miniaturization and becomes a serious problem.
一方、未反応の水素ガスの影響を回避するために、外部燃焼型のパイロジェニック酸化法を用いて成膜を行うと、サーマルバジェットが大きくなり、プロファイル制御が困難になる。 On the other hand, when film formation is performed using an external combustion type pyrogenic oxidation method in order to avoid the influence of unreacted hydrogen gas, the thermal budget becomes large and profile control becomes difficult.
本発明は、前記の問題を解決し、ISSG酸化法によるメモリ特性の劣化が生じにくい不揮発性半導体記憶装置を実現できるようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and to realize a nonvolatile semiconductor memory device in which deterioration of memory characteristics due to the ISSG oxidation method hardly occurs.
前記の目的を達成するため、本発明は不揮発性半導体記憶装置の製造方法を、メモリ領域のゲート絶縁膜が導電膜に覆われた状態において、周辺トランジスタのゲート絶縁膜を形成する構成とする。 To achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device in which a gate insulating film of a peripheral transistor is formed in a state where a gate insulating film in a memory region is covered with a conductive film.
具体的に、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、メモリ領域及び周辺トランジスタ領域を有する半導体基板の上に、電荷保持機能を有する絶縁膜を含む第1のゲート絶縁膜及び第1の導電膜を順次形成する工程(a)と、第1の導電膜及び第1のゲート絶縁膜における周辺トランジスタ領域の上に形成された部分を除去する工程(b)と、工程(b)よりも後に、メモリ領域の上に第1の導電膜が残存した状態においてISSG酸化を行うことにより、周辺トランジスタ領域の上に第2のゲート絶縁膜を形成すると共にメモリ領域の上に残存する第1の導電膜の上部に導電膜上酸化膜を形成する工程(c)と、工程(c)よりも後に、半導体基板上に第2の導電膜を形成する工程(d)と、工程(d)よりも後に、メモリ領域において、第2の導電膜、第1の導電膜及び第1のゲート絶縁膜を選択的に除去してメモリトランジスタを形成する共に、周辺トランジスタ領域において、第2の導電膜及び第2のゲート絶縁膜を選択的に除去して周辺トランジスタを形成する工程(e)とを備えていることを特徴とする。 Specifically, in the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, a first gate insulating film including an insulating film having a charge holding function and a first gate on a semiconductor substrate having a memory region and a peripheral transistor region. From the step (a) of sequentially forming the conductive film, the step (b) of removing the portion formed on the peripheral transistor region in the first conductive film and the first gate insulating film, and the step (b) Thereafter, by performing ISSG oxidation in a state where the first conductive film remains on the memory region, a second gate insulating film is formed on the peripheral transistor region and the first remaining on the memory region. A step (c) of forming an oxide film on the conductive film on the upper portion of the conductive film, a step (d) of forming a second conductive film on the semiconductor substrate after the step (c), and a step (d). Later than the memory area The memory cell is formed by selectively removing the second conductive film, the first conductive film, and the first gate insulating film, and the second conductive film and the second gate are formed in the peripheral transistor region. And (e) forming a peripheral transistor by selectively removing the insulating film.
本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、メモリ領域の上に第1の導電膜が残存した状態においてISSG酸化を行い、周辺トランジスタ領域の上に第2のゲート絶縁膜を形成するとともにメモリ領域の上に残存する第1の導電膜の上部に導電膜上酸化膜を形成する。このため、ISSG酸化の際に未反応の水素ガスがメモリ領域の、第1のゲート絶縁膜と半導体基板との界面に侵入しにくい。従って、水素ガスによる第1のゲート絶縁膜の界面準位の増加が生じにくく、書き換え特性等の劣化が生じにくい不揮発性半導体記憶装置の製造方法を実現できる。 According to the method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the ISSG oxidation is performed in a state where the first conductive film remains on the memory region, and the second gate insulating film is formed on the peripheral transistor region and the memory is formed. An oxide film on the conductive film is formed on the first conductive film remaining on the region. For this reason, unreacted hydrogen gas is unlikely to enter the interface between the first gate insulating film and the semiconductor substrate in the memory region during ISSG oxidation. Therefore, it is possible to realize a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device in which the interface state of the first gate insulating film due to hydrogen gas does not easily increase and the rewrite characteristics and the like hardly deteriorate.
本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、工程(e)は、第2の導電膜、導電膜上酸化膜、第1の導電膜及び第1のゲート絶縁膜におけるメモリ領域のビット線形成領域の上に形成された部分を除去することにより半導体基板を露出する開口部を形成する工程(e1)と、半導体基板の開口部から露出した部分に不純物を導入してビット線を形成する工程(e2)と、開口部を埋めるようにビット線上絶縁膜を形成した後、第2の導電膜におけるメモリ領域の上に形成された部分を除去する工程(e3)と、工程(e3)よりも後に、導電膜上酸化膜におけるメモリ領域の上に形成された部分及びビット線上絶縁膜における周辺トランジスタ領域上に残存する部分を除去する工程(e4)と、工程(e4)よりも後に、メモリ領域及び周辺トランジスタ領域の上に第3の導電膜を形成する工程(e5)とを含む構成としてもよい。 In the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the step (e) includes forming a bit line in the memory region in the second conductive film, the oxide film on the conductive film, the first conductive film, and the first gate insulating film. A step (e1) of forming an opening exposing the semiconductor substrate by removing a portion formed on the region, and a step of forming a bit line by introducing impurities into the portion exposed from the opening of the semiconductor substrate (E2) and, after forming the insulating film on the bit line so as to fill the opening, removing the portion formed on the memory region in the second conductive film (e3), and more than the step (e3) Later, a step (e4) of removing a portion formed on the memory region in the oxide film on the conductive film and a portion remaining on the peripheral transistor region in the insulating film on the bit line, and after the step (e4), the memory region And forming a third conductive film on the peripheral transistor region (e5) and may be configured to include a.
また、工程(e)は、第2の導電膜におけるメモリ領域の上に形成された部分を除去する工程(e1)と、工程(e1)よりも後に、半導体基板の上に第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜を順次形成する工程(e2)と、工程(e2)よりも後に、第2の絶縁膜、第1の絶縁膜、導電膜上酸化膜、第1の導電膜及び第1のゲート絶縁膜におけるメモリ領域のビット線形成領域の上に形成された部分を除去することにより半導体基板を露出する開口部を形成する工程(e3)と、半導体基板の開口部から露出した部分に不純物を導入してビット線を形成する工程(e4)と、開口部を埋めるようにビット線上絶縁膜を形成した後、第2の絶縁膜、第1の絶縁膜及び導電膜上酸化膜におけるメモリ領域及び周辺トランジスタ領域の上に形成された部分を除去する工程(e5)と、工程(e5)よりも後に、メモリ領域及び周辺トランジスタ領域の上に第3の導電膜を形成する工程(e6)とを含む構成としてもよい。 The step (e) includes a step (e1) of removing a portion formed on the memory region in the second conductive film, and a first insulating film on the semiconductor substrate after the step (e1). And the step (e2) of sequentially forming the second insulating film, and after the step (e2), the second insulating film, the first insulating film, the oxide film on the conductive film, the first conductive film, and the first conductive film A step (e3) of forming an opening exposing the semiconductor substrate by removing a portion of the gate insulating film formed on the bit line formation region of the memory region, and a portion exposed from the opening of the semiconductor substrate A step (e4) of forming a bit line by introducing an impurity, and after forming an insulating film on the bit line so as to fill the opening, memory in the second insulating film, the first insulating film, and the oxide film on the conductive film Part formed on region and peripheral transistor region And step (e5) removing, after the step (e5), forming a third conductive film on the memory region and the peripheral transistor region (e6) and may be configured to include a.
本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、メモリ領域には金属/酸化膜/窒化膜/酸化膜/シリコン(MONOS)型メモリ回路を構成するメモリトランジスタを形成し、周辺トランジスタ領域にはロジック回路を構成するトランジスタを形成すればよい。 In the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, a memory transistor constituting a metal / oxide film / nitride film / oxide film / silicon (MONOS) type memory circuit is formed in the memory region, and a logic transistor is formed in the peripheral transistor region. A transistor included in the circuit may be formed.
本発明の不揮発性半導体記憶装置の製造方法において、第1のゲート絶縁膜は、下側から順次積層されたシリコン酸化膜、電荷保持機能を有するシリコン窒化膜及びシリコン酸化膜からなる構成とすればよい。 In the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the first gate insulating film may be composed of a silicon oxide film, a silicon nitride film having a charge holding function, and a silicon oxide film sequentially stacked from the lower side. Good.
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法によれば、ISSG酸化法によるメモリ特性の劣化が生じにくい不揮発性半導体記憶装置を実現できる。 According to the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, it is possible to realize a nonvolatile semiconductor memory device in which deterioration of memory characteristics due to the ISSG oxidation method hardly occurs.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法について、図1〜図10を参照して説明する。
(First embodiment)
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、図1に示すように、シリコン基板等の半導体基板100に、メモリ領域101及び周辺トランジスタ領域102を規定する。メモリ領域101と周辺トランジスタ領域102との境界が半導体基板100上にある例を示しているが、境界は素子分離膜(図示せず)上にあってもよい。次に、半導体基板100の上に第1のゲート絶縁膜106を形成する。第1のゲート絶縁膜106は、膜厚が4.0nmの下部酸化膜(SiO2膜)103と、膜厚が15nmの電荷保持機能を有する窒化膜(SiN膜)104と、膜厚が約12nmの上部酸化膜105とが順次積層されたONO膜とすればよい。下部酸化膜103は、例えば温度が850℃で水素濃度が5%の条件においてISSG酸化法を用いて形成すればよい。上部酸化膜105は、例えば、温度が1050℃の条件で外部燃焼型のパイロジェニック酸化法を用いて形成すればよい。窒化膜104は、例えば化学気相堆積(CVD)法により形成すればよい。続いて、膜厚が約50nmの導電膜である第1のゲート電極形成膜107を形成した後、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて周辺トランジスタ領域102が開口した第1のレジストマスク108を形成する。
First, as shown in FIG. 1, a
次に、図2に示すように、第1のレジストマスク108をマスクとして、第1のゲート電極形成膜107と第1のゲート絶縁膜106とを選択的にエッチングすることにより除去する。第1のレジストマスク108は、公知の灰化処理等により除去すればよい。
Next, as shown in FIG. 2, using the
次に、図3に示すように、半導体基板100の露出部分に膜厚が3.2nmの周辺MOSトランジスタのゲート絶縁膜となる第2のゲート絶縁膜109を形成する。第2のゲート絶縁膜109はISSG酸化法により形成すればよい。第2のゲート絶縁膜109を形成する際に、第1のゲート電極形成膜107の表面も酸化され、導電膜上酸化膜110が形成される。第2のゲート絶縁膜109を形成する際に発生する未反応水素ガスは第1のゲート電極形成膜107により遮断されるため、第1のゲート絶縁膜106及び第1のゲート絶縁膜106と半導体基板100との界面は保護される。その結果、界面準位の発生に伴うONO膜の書き換え特性の劣化を回避することができる。また、周辺トランジスタ領域102に形成する第2のゲート絶縁膜109の膜厚を調整することも可能である。例えばHTO(High Temperature Oxide)膜と組み合わせた積層膜とすれば所望の膜厚を実現できる。
Next, as shown in FIG. 3, a second gate
次に、図4に示すように、周辺トランジスタ領域102の第2のゲート絶縁膜109上に膜厚が約50nmの導電膜である第2のゲート電極形成膜111を形成する。この後、メモリ領域101のビット線拡散層を開口する第2のレジストマスク112を形成する。
Next, as shown in FIG. 4, a second gate
次に、図5に示すように、メモリ領域101において、第2のレジストマスク112をマスクとして第2のゲート電極形成膜111、導電膜上酸化膜110、第1のゲート電極形成膜107及び第1のゲート絶縁膜106を選択的にエッチング除去して、半導体基板100を露出する。第2のレジストマスク112を灰化処理等を用いて除去した後、半導体基板100の露出部分に公知のイオン注入法によりイオン注入を行い、拡散層からなるビット線113を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, in the
次に、図6に示すように、例えば公知の技術を用いて半導体基板100上の全面に、ビット線上の開口部を埋めるビット線上絶縁膜となるHDP(High Density Plasma)酸化膜114を形成する。
Next, as shown in FIG. 6, for example, an HDP (High Density Plasma)
次に、図7に示すように、例えば公知のCMP(Chemical Mechanical Polishing)法により、メモリ領域101に形成された第2のゲート電極形成膜111が露出するまでHDP絶縁膜114を研磨除去する。続いて、公知のウェットエッチ技術により、ビット線113上のHDP酸化膜114の上面から導電膜上酸化膜110が露出しない程度にHDP酸化膜114の上部を除去して高さを調整する。
Next, as shown in FIG. 7, the HDP
次に、図8に示すように、公知のウェットエッチ技術により、メモリ領域101に形成された第2のゲート電極形成膜111を導電膜上酸化膜110が露出するまで除去する。周辺トランジスタ領域102の第2のゲート電極形成膜111は残存するHDP酸化膜114により保護されている。このため、HDP酸化膜114をマスクとし、ドライエッチ技術を用いてメモリ領域101の第2のゲート電極形成膜111を除去してもよい。
Next, as shown in FIG. 8, the second gate
次に、図9に示すように、ウェットエッチ技術を用いて、メモリ領域101においては第1のゲート電極形成膜107が露出するまで導電膜上酸化膜110を除去する。周辺トランジスタ領域102においては第2のゲート電極形成膜111が露出するまでHDP酸化膜114を除去する。
Next, as shown in FIG. 9, the
次に、図10に示すように、導電膜である第3のゲート電極形成膜115をメモリ領域101において第1のゲート電極形成膜107の上を覆い、周辺トランジスタ領域102において第2のゲート電極形成膜111を覆うように形成する。その後、公知の技術を用いて、ゲート形成工程、金属配線形成工程、保護膜形成工程及びボンディングパッド形成工程が行う。これらの工程の詳細は省略する。
Next, as shown in FIG. 10, the third gate
本実施形態によれば、周辺トランジスタ領域のゲート絶縁膜となる第2のゲート絶縁膜109を形成する際にメモリ領域101に形成されたONO膜である第1のゲート絶縁膜106は第1のゲート電極形成膜107により保護されている。このため、第2のゲート絶縁膜109を形成する際にISSG酸化法を適用しても、ISSG酸化における未反応の水素ガスがONO膜にほとんど影響を与えることがない。従って、ISSG酸化における水素の影響を回避することができ、メモリ特性、特に書き換え特性の安定性を向上することが可能となる。その結果、ゲート絶縁膜の信頼性が優れた不揮発性半導体記憶装置を実現することができる。
According to the present embodiment, the first
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法について、図11〜図21を参照して説明する。
(Second Embodiment)
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
まず、図11に示すように、シリコン基板等の半導体基板200に、メモリ領域201及び周辺トランジスタ領域202を規定する。メモリ領域201と周辺トランジスタ領域202との境界が半導体基板200上にある例を示しているが、境界は素子分離膜(図示せず)上にあってもよい。次に、半導体基板200の上に第1のゲート絶縁膜206を形成する。第1のゲート絶縁膜206は、膜厚が4.0nmの下部酸化膜203と、膜厚が15nmの電荷保持機能を有する窒化膜204と、膜厚が約12nmの上部酸化膜205とが順次積層されたONO膜とすればよい。下部酸化膜203は、例えば温度が850℃で水素濃度が5%の条件においてISSG酸化法を用いて形成すればよい。上部酸化膜205は、例えば、温度が1050℃の条件で外部燃焼型のパイロジェニック酸化法を用いて形成すればよい。窒化膜204は、例えば化学気相堆積(CVD)法により形成すればよい。続いて、膜厚が約50nmの導電膜である第1のゲート電極形成膜207を形成した後、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて周辺トランジスタ領域202が開口した第1のレジストマスク208を形成する。
First, as shown in FIG. 11, a
次に、図12に示すように、第1のレジストマスク208をマスクにして、第1のゲート電極形成膜207と第1のゲート絶縁膜206とを選択的にエッチングして除去する。第1のレジストマスク208は、公知の灰化処理等により除去すればよい。
Next, as shown in FIG. 12, using the first resist
次に、図13に示すように、半導体基板200の露出部分に膜厚が3.2nmの周辺MOSトランジスタのゲート絶縁膜となる第2のゲート絶縁膜209を形成する。第2のゲート絶縁膜209はISSG酸化法により形成すればよい。第2のゲート絶縁膜209を形成する際に、第1のゲート電極形成膜207の表面も酸化され、導電膜上酸化膜210が形成される。第2のゲート絶縁膜209を形成する際に発生する未反応水素ガスは第1のゲート電極形成膜207により遮断されるため、第1のゲート絶縁膜206及び第1のゲート絶縁膜206と半導体基板200との界面は保護される。その結果、界面準位の発生に伴うONO膜の書き換え特性の劣化を回避することができる。また、周辺トランジスタ領域202に形成する第2のゲート絶縁膜209の膜厚を調整することも可能である。例えばHTO(High Temperature Oxide)膜と組み合わせた積層膜とすれば所望の膜厚を実現できる。
Next, as shown in FIG. 13, a second
次に、図14に示すように、周辺トランジスタ領域202の第2のゲート絶縁膜209上に膜厚が約50nmの導電膜である第2のゲート電極形成膜211を形成する。この後、メモリ領域201全体が開口する第2のレジストマスク212を形成する。
Next, as shown in FIG. 14, a second gate
次に、図15に示すように、第2のレジストマスク212をマスクとして、メモリ領域201の導電膜上酸化膜210が露出するまで第2のゲート電極形成膜211を選択的にエッチング除去した後、第2のレジストマスク212を灰化処理等により除去する。メモリ領域201の第2のゲート電極形成膜211を選択的に除去することにより、メモリ領域201と周辺トランジスタ領域202との段差が緩和され、後工程のCMPで発生するディッシングの抑制やレジストマスクのフォーカス制御など、プロセスマージンに優れた不揮発性半導体記憶装置を製造することができる。
Next, after the second gate
次に、図16に示すように、メモリ領域201において露出した導電膜上酸化膜210と周辺トランジスタ領域202の第2のゲート電極形成膜211との上に、例えば膜厚10nmのHTO膜213と、後工程のCMPでの研磨停止層となる例えば膜厚20nmの窒化膜214と、メモリ領域201のビット線拡散層を開口する第2のレジストマスク215を形成する。
Next, as shown in FIG. 16, for example, an
次に、図17に示すように、メモリ領域201において、第2のレジストマスク215をマスクとして窒化膜214、HTO膜213、導電膜上酸化膜210、第1のゲート電極形成膜207及び第1のゲート絶縁膜206を選択的にエッチング除去する。続いて、第2のレジストマスク215を灰化処理等を用いて除去し、露出した半導体基板200の表面領域に、公知のイオン注入法を用いて拡散層からなるビット線216を形成する。
Next, as shown in FIG. 17, in the
次に、図18に示すように、半導体基板200上の全面に、例えば公知の技術を用いてHDP酸化膜217を形成する。これにより、ビット線216上の開口部が埋め込まれる。
Next, as shown in FIG. 18, an
次に、図19に示すように、例えば公知のCMP法により、メモリ領域201及び周辺トランジスタ領域202上に形成された窒化膜214が露出するまでHDP酸化膜217を研磨除去した後、公知のウェットエッチ技術により、残存する窒化膜214を除去する。
Next, as shown in FIG. 19, the
次に、図20に示すように、ウェットエッチ技術により、メモリ領域201において第1のゲート電極形成膜207が露出するまでHTO膜213及び導電膜上酸化膜210を除去する。周辺トランジスタ領域202において第2のゲート電極形成膜211が露出するまでHTO膜213を除去する。
Next, as shown in FIG. 20, the
次に、図21に示すように、導電膜である第3のゲート電極形成膜218をメモリ領域201において第1のゲート電極形成膜207の上を覆い、周辺トランジスタ領域202において第2のゲート電極形成膜211を覆うように形成する。その後、公知の技術を用いて、ゲート形成工程、金属配線形成工程、保護膜形成工程及びボンディングパッド形成工程が行う。これらの工程の詳細は省略する。
Next, as shown in FIG. 21, the third gate
本実施形態によれば、周辺トランジスタ領域に第2のゲート絶縁膜209を形成する際に、メモリ領域201の第1のゲート絶縁膜206は第1のゲート電極形成膜207により保護されている。このため、第2のゲート絶縁膜209を形成する際にISSG酸化法を適用しても、ISSG酸化における未反応の水素ガスがONO膜にほとんど影響を与えることがない。従って、ISSG酸化における水素の影響を回避することができ、メモリ特性、特に書き換え特性の安定性を向上することが可能となる。その結果、ゲート絶縁膜の信頼性が優れた不揮発性半導体記憶装置を実現することができる。
According to the present embodiment, when the second
さらに、本実施形態によれば、製造工程中において、メモリ領域201と周辺トランジスタ領域202との段差が緩和されるため、後工程のCMPで発生するディッシングの抑制やレジストマスクのフォーカス制御など、プロセスマージンに優れた不揮発性半導体記憶装置を製造することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the level difference between the
本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製法方法は、ISSG酸化法によるメモリ特性の劣化が生じにくい不揮発性半導体記憶装置を実現でき、メモリ特性、特に書き換え特性の安定性を向上することができ、特に、MONOS型メモリと周辺回路とが共存する不揮発性半導体記憶装置の製造方法等として有用である。 The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention can realize a nonvolatile semiconductor memory device in which deterioration of memory characteristics due to the ISSG oxidation method does not easily occur, and can improve the stability of memory characteristics, particularly rewrite characteristics. In particular, it is useful as a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device in which a MONOS type memory and a peripheral circuit coexist.
100 半導体基板
101 メモリ領域
102 周辺トランジスタ領域
103 下部酸化膜
104 窒化膜
105 上部酸化膜
106 第1のゲート絶縁膜
107 第1のゲート電極形成膜
108 第1のレジストマスク
109 第2のゲート絶縁膜
110 導電膜上酸化膜
111 第2のゲート電極形成膜
112 第2のレジストマスク
113 ビット線
114 HDP酸化膜
115 第3のゲート電極形成膜
200 半導体基板
201 メモリ領域
202 周辺トランジスタ領域
203 下部酸化膜
204 窒化膜
205 上部酸化膜
206 第1のゲート絶縁膜
207 第1のゲート電極形成膜
208 第1のレジストマスク
209 第2のゲート絶縁膜
210 導電膜上酸化膜
211 第2のゲート電極形成膜
212 第2のレジストマスク
213 HTO膜
214 窒化膜
215 第2のレジストマスク
216 ビット線
217 HDP酸化膜
218 第3のゲート電極形成膜
100
Claims (5)
前記第1の導電膜及び第1のゲート絶縁膜における前記周辺トランジスタ領域の上に形成された部分を除去する工程(b)と、
前記工程(b)よりも後に、前記メモリ領域の上に前記第1の導電膜が残存した状態においてISSG酸化を行うことにより、前記周辺トランジスタ領域の上に第2のゲート絶縁膜を形成すると共に前記メモリ領域の上に残存する前記第1の導電膜の上部に導電膜上酸化膜を形成する工程(c)と、
前記工程(c)よりも後に、前記半導体基板上に第2の導電膜を形成する工程(d)と、
前記工程(d)よりも後に、前記メモリ領域において、前記第2の導電膜、第1の導電膜及び第1の絶縁膜を選択的に除去してメモリトランジスタを形成するとともに、前記周辺トランジスタ領域において、前記第2の導電膜及び第2のゲート絶縁膜を選択的に除去して周辺トランジスタを形成する工程(e)とを備えていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 (A) sequentially forming a first gate insulating film and a first conductive film including an insulating film having a charge holding function on a semiconductor substrate having a memory region and a peripheral transistor region;
Removing a portion of the first conductive film and the first gate insulating film formed on the peripheral transistor region (b);
After the step (b), a second gate insulating film is formed on the peripheral transistor region by performing ISSG oxidation in a state where the first conductive film remains on the memory region. A step (c) of forming an oxide film on the conductive film on the first conductive film remaining on the memory region;
A step (d) of forming a second conductive film on the semiconductor substrate after the step (c);
After the step (d), in the memory region, the second conductive film, the first conductive film, and the first insulating film are selectively removed to form a memory transistor, and the peripheral transistor region And (e) forming a peripheral transistor by selectively removing the second conductive film and the second gate insulating film.
前記第2の導電膜、導電膜上酸化膜、第1の導電膜及び第1のゲート絶縁膜における前記メモリ領域のビット線形成領域の上に形成された部分を除去することにより前記半導体基板を露出する開口部を形成する工程(e1)と、
前記半導体基板の前記開口部から露出した部分に不純物を導入してビット線を形成する工程(e2)と、
前記開口部を埋めるようにビット線上絶縁膜を形成した後、前記第2の導電膜における前記メモリ領域の上に形成された部分を除去する工程(e3)と、
前記工程(e3)よりも後に、前記導電膜上酸化膜における前記メモリ領域の上に形成された部分及び前記ビット線上絶縁膜における前記周辺トランジスタ領域上に残存する部分を除去する工程(e4)と、
前記工程(e4)よりも後に、前記メモリ領域及び周辺トランジスタ領域の上に第3の導電膜を形成する工程(e5)とを含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 The step (e)
The semiconductor substrate is removed by removing a portion formed on the bit line formation region of the memory region in the second conductive film, the oxide film on the conductive film, the first conductive film, and the first gate insulating film. Forming an exposed opening (e1);
A step (e2) of forming a bit line by introducing an impurity into a portion exposed from the opening of the semiconductor substrate;
A step (e3) of removing a portion of the second conductive film formed on the memory region after forming an insulating film on the bit line so as to fill the opening;
A step (e4) of removing a portion formed on the memory region in the oxide film on the conductive film and a portion remaining on the peripheral transistor region in the insulating film on the bit line after the step (e3); ,
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a step (e5) of forming a third conductive film on the memory region and the peripheral transistor region after the step (e4). Manufacturing method.
前記第2の導電膜における前記メモリ領域の上に形成された部分を除去する工程(e1)と、
前記工程(e1)よりも後に、前記半導体基板の上に第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜を順次形成する工程(e2)と、
前記工程(e2)よりも後に、前記第2の絶縁膜、第1の絶縁膜、導電膜上酸化膜、第1の導電膜及び第1のゲート絶縁膜における前記メモリ領域のビット線形成領域の上に形成された部分を除去することにより前記半導体基板を露出する開口部を形成する工程(e3)と、
前記半導体基板の前記開口部から露出した部分に不純物を導入してビット線を形成する工程(e4)と、
前記開口部を埋めるようにビット線上絶縁膜を形成した後、前記第2の絶縁膜、第1の絶縁膜及び導電膜上酸化膜における前記メモリ領域及び周辺トランジスタ領域の上に形成された部分を除去する工程(e5)と、
前記工程(e5)よりも後に、前記メモリ領域及び周辺トランジスタ領域の上に第3の導電膜を形成する工程(e6)とを含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。 The step (e)
Removing a portion of the second conductive film formed on the memory region (e1);
A step (e2) of sequentially forming a first insulating film and a second insulating film on the semiconductor substrate after the step (e1);
After the step (e2), the bit line formation region of the memory region in the second insulating film, the first insulating film, the conductive film oxide film, the first conductive film, and the first gate insulating film is formed. Forming an opening exposing the semiconductor substrate by removing a portion formed thereon (e3);
A step (e4) of forming a bit line by introducing an impurity into a portion exposed from the opening of the semiconductor substrate;
After forming an insulating film on the bit line so as to fill the opening, a portion formed on the memory region and the peripheral transistor region in the second insulating film, the first insulating film, and the conductive oxide on the conductive film is formed. Removing (e5);
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a step (e6) of forming a third conductive film on the memory region and the peripheral transistor region after the step (e5). Manufacturing method.
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JP2008334004A JP2010157557A (en) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | Method of manufacturing non-volatile semiconductor memory device |
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KR20160025428A (en) * | 2014-08-27 | 2016-03-08 | 매크로닉스 인터내셔널 컴퍼니 리미티드 | Semiconductor device and method for fabricating the same |
CN107978606A (en) * | 2017-11-20 | 2018-05-01 | 上海华力微电子有限公司 | A kind of embedded flash memory technology integrating method |
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---|---|---|---|---|
KR20160025428A (en) * | 2014-08-27 | 2016-03-08 | 매크로닉스 인터내셔널 컴퍼니 리미티드 | Semiconductor device and method for fabricating the same |
JP2016048773A (en) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 旺宏電子股▲ふん▼有限公司 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
KR102265650B1 (en) | 2014-08-27 | 2021-06-17 | 매크로닉스 인터내셔널 컴퍼니 리미티드 | Semiconductor device and method for fabricating the same |
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